Эффект Коппа – Этчелла
Эффект Коппа-Этчеллса представляет собой сверкающее кольцо или диск, который иногда создается винтокрылыми самолетами при работе в песчаных условиях, особенно у земли в ночное время. Название было придумано фотографом Майклом Йоном в честь двух солдат, погибших в бою; Бенджамин Копп, рейнджер армии США, и Джозеф Этчеллс, британский солдат. Оба погибли в бою в Сангине, Афганистан, в июле 2009 года. [ 1 ]
Другие названия, которые использовались для описания этого явления, включают сцинтилляцию, [ 2 ] эффект ореола, [ 3 ] пикси пыльца, [ 4 ] и эффект короны. [ 5 ]
Объяснение
[ редактировать ]
Несущие винты вертолетов оснащены абразивными щитками вдоль передней кромки для защиты лопастей. Эти абразивные полоски часто изготавливаются из сплавов титана , нержавеющей стали или никеля , которые очень твердые, но не такие твердые, как песок. Когда вертолет летит низко над землей в песчаной местности, песок может ударить по металлической абразивной полосе и вызвать эрозию, в результате которой вокруг лопастей несущего винта образуется видимая корона или ореол. Эффект обусловлен пирофорным окислением аблированных металлических частиц. [ 6 ] [ 7 ]
В этом смысле эффект Коппа-Этчеллса аналогичен искрам, образующимся при шлифовке , которые также возникают из-за пирофорности. [ 8 ] Когда от ротора откалывается кусочек металла, он нагревается в результате быстрого окисления. Это происходит потому, что его только что открытая поверхность вступает в реакцию с кислородом, выделяя тепло. Если частица достаточно мала, то ее масса мала по сравнению с площадью поверхности, и поэтому тепло генерируется быстрее, чем рассеивается. Это приводит к тому, что частица становится настолько горячей, что достигает температуры воспламенения. В этот момент металл продолжает свободно гореть. [ 9 ]
Абразивные полоски из титана дают самые яркие искры. [ 2 ] [ 10 ] и интенсивность увеличивается с размером и концентрацией песчинок в воздухе. [ 11 ]
Частицы песка с большей вероятностью попадут в винт, когда винтокрылый аппарат находится у земли. Это происходит потому, что песок выдувается в воздух нисходящим потоком воздуха , а затем воздушным вихрем переносится на верхнюю часть диска ротора. Этот процесс называется рециркуляцией и может привести к полному отключению электроэнергии . в тяжелых ситуациях [ 5 ] Эффект Коппа-Этчелла не обязательно связан с операциями взлета и посадки. Его наблюдали без очков ночного видения на высоте до 1700 футов . [ 11 ]
Другие теории
[ редактировать ]
Этот эффект часто ошибочно считают электрическим явлением, либо в результате статического электричества, как в «Огне Святого Эльма» , либо из-за взаимодействия песка с ротором ( трибоэлектрический эффект ), либо из- за пьезоэлектрических свойств кварцевого песка. [ 12 ]
Рассмотрено механическое воздействие, при котором столкновение с частицами песка может вызвать фотолюминесценцию . [ 13 ] механизмы, связанные с триболюминесценцией , хемилюминесценцией и электролюминесценцией . Кроме того, были предложены [ 3 ]
Еще одна неверная теория заключается в том, что чрезвычайная скорость лопастей вертолета отталкивает частицы песка с дороги так быстро, что они сгорают в атмосфере, как метеоры, из-за адиабатического нагрева. [ 1 ]
Наземная команда приняла это явление за пожар или другие неисправности. [ 11 ]
Последствия
[ редактировать ]
Эрозия, связанная с эффектом Коппа-Этчелла, представляет собой дорогостоящее техническое обслуживание и проблемы с логистикой и является примером повреждения посторонними предметами (ППП). [ 11 ]
Песок, попадающий на движущиеся лопасти несущего винта, представляет собой угрозу безопасности из-за образуемого им хорошо заметного кольца, что ставит военные операции в тактическое невыгодное положение, когда они пытаются оставаться незамеченными в темноте. [ 11 ]
Свет от эффекта Коппа-Этчелла может мешать пилоту видеть, особенно при использовании приборов ночного видения. Это может затруднить безопасное приземление и вызвать пространственную дезориентацию . [ 4 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Хилл, Кайл (24 июля 2013 г.). «Тайна в движении, красота в битве» . Наутилус . Архивировано из оригинала 27 сентября 2020 г. Проверено 13 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Коллинз, П.; Мур, К. (сентябрь 2014 г.). «Решения по борьбе с эрозией лопастей вертолетов. Повышение эксплуатационной готовности самолетов и снижение затрат». hdl : 20.500.11881/3401 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Перейти обратно: а б «Прием предложений по сцинтилляции лопастей несущего винта | IOM3» . www.iom3.org . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Колби, Стив (1 июля 2005 г.). «Военный ход: помощь при отключениях электроэнергии, часть 2» . Ротор и Винг Интернэшнл . Аксесс Интеллект, ООО. Архивировано из оригинала 8 мая 2018 года . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Объяснение явления статического электричества вертолета [эффект короны]» . РЕАЛЬНОСТЬПОД . 29 марта 2011 года . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ Уоррен (Энди) Томас; Шек К. Хонг; Чин-Дже (Майк) Ю; Эдвин Л. Розенцвейг (27 мая 2009 г.). «Улучшенная защита от эрозии лопастей несущего винта: доклад, представленный на 65-м ежегодном форуме Американского вертолетного общества, Грейпвайн, Техас, 27–29 мая 2009 г.» (PDF) . Американское вертолетное общество . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июня 2010 г. Проверено 2 сентября 2009 г.
Второстепенная проблема, связанная с эрозией металлических абразивных полос, связана с видимой сигнатурой, которая возникает... вызывая эффект короны в песчаных средах.
- ^ «Объявление Управления военно-морских исследований (BAA): Усовершенствованная защита от эрозии лопастей несущего винта вертолета» (PDF) . Министерство военно-морского флота США, Управление военно-морских исследований: 3. BAA 08-011. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2009 г. Проверено 2 сентября 2009 г.
Не менее важная проблема с защитой Ti заключается в том, что ночью вокруг лопастей ротора образуется видимая корона или ореол из-за попадания песка на переднюю кромку Ti, вызывающего искры и окисление Ti.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Кремень и сталь: что вызывает искры?» . Survivaltopics.com . Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ Учебник по самопроизвольному нагреву и пирофорности (Отчет). ДОУ. 20 февраля 2018. с. 11 . Проверено 26 апреля 2022 г.
- ^ «Титан или обычная сталь?» . Популярная наука . 19 декабря 2007 года . Проверено 17 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Джим Боун, отдел по связям с общественностью Авиационного и ракетного командования армии США (февраль 2004 г.). «Эти ботинки созданы для полетов: лопасти несущего винта получили новые защитные щитки» . Журнал РДЕКОМ . Командование исследований, разработок и инженерного дела армии США (временное). Архивировано из оригинала 3 июня 2004 года . Проверено 4 сентября 2009 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хилл, Кайл (1 августа 2013 г.). «Прекрасная наука о вертолетных ореолах» . Сеть блогов Scientific American . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ Мамедов, РК; Мамалимов, Р.И.; Веттегрень, В.И.; Щербаков, ИП (01.06.2009). «Разрешенная во времени механолюминесценция оптических материалов». Журнал оптических технологий . 76 (6): 323. doi : 10.1364/jot.76.000323 .